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高温压力容器超声波检测关键技术研究

作　者: 朱安庆
导　师: 李子芳；梁宏宝
学　校: 大庆石油学院
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 超声波检测技术横波速度 K值近场长度波束指向角 LabVIEW
分类号: TH878.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

超声波检测技术是目前使用最多、研究最广泛的一种无损检测技术,是通过对超声波受影响程度和状况从而探测被检测材料性能和结构变化的技术。超声波检测技术可以精确确定内部缺陷的大小、位置、取向、埋藏深度、性质等参量,被广泛应用于各种工程材料、零部件、结构件等内部缺陷检测。但是这些检测大多都是在常温下进行的,在高温环境下的超声检测使用很少,超声波在温度变化时的检测理论研究也很少见。本文首先分析和研究了超声波横波声速的测量方法,得到在20℃～450℃范围变化内,超声波在压力容器常用钢16MnR钢内的横波传播速度值,按其趋势拟合了速度规律关系式。讨论了由于温度变化导致的热膨胀、弹性模量、泊松比和密度的变化造成的对速度测量误差的影响,并给予了修正。其次分析了超声波斜探头的K值、近场长度、波束指向角的原理和方法,得到了0℃～60℃范围内超声纵波速度在有机玻璃内随温度变化的规律,并按其趋势拟合了速度规律关系式。结合横波声速的变化规律,得出了超声波斜探头的K值、近场长度、波束指向角的变化规律,并结合理论进行了现场实验。最后研究了双边带调制波、检波原理、相关检测原理和LabVIEW图形化软件原理和方法,进行了基于声卡和LabVIEW的虚拟超声波检测系统的仿真。仿真通过将同步信号和回波信号相位差与高温超声波速度拟合公式相结合,可以计算出缺陷的位置,将缺陷的位置、回波幅度和拟合出的距离波幅曲线通过LabVIEW波形图显示出来。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-10
绪论  10-12
第一章超声波检测技术  12-28
  1.1 引言  12-13
  1.2 超声检测的性质、分类和特点  13-18
    1.2.1 超声波的性质  13-15
    1.2.2 超声检测的分类  15
    1.2.3 超声检测的特点  15-18
  1.3 超声波检测原理  18-22
    1.3.1 超声波在工件上的传播行为  18
    1.3.2 两种超声波检测方法  18-22
  1.4 超声无损检测的新进展与应用  22-28
    1.4.1 非接触超声换能方法和超声导波技术  22-24
    1.4.2 提高缺陷检出率和可靠性的信号处理方法  24-26
    1.4.3 超声检测中模式识别和超声成像技术的发展  26-28
第二章温度变化对超声波速度的影响  28-34
  2.1 引言  28
  2.2 温度对超声波横波声速的影响  28
  2.3 实验测试  28-29
    2.3.1 实验条件  29
    2.3.2 实验过程  29
  2.4 实验结果和数据拟合  29-31
    2.4.1 实验结果  29-30
    2.4.2 数据拟合  30-31
  2.5 分析讨论  31-34
    2.5.1 R 的变化对速度测量误差的影响  31-32
    2.5.2 ρ，E，δ的变化对波速变化的影响  32-34
第三章温度变化对斜探头K 值、近场长度和波束指向角的影响  34-44
  3.1 引言  34
  3.2 环境温度对斜探头K 值的影响  34-37
    3.2.1 实验测试  34-35
    3.2.2 实验结果与分析  35-37
  3.3 环境温度对斜探头近场长度的影响  37-39
    3.3.1 近场距离的定义  37
    3.3.2 近场区在二种介质中的分布  37-39
  3.4 环境温度对斜探头波束指向角的影响  39-44
第四章基于LabVIEW 和声卡的超声波检测仿真  44-61
  4.1 引言  44-45
  4.2 虚拟仪器技术  45-48
    4.2.1 虚拟仪器的概念  45
    4.2.2 虚拟仪器的硬件组成  45
    4.2.3 虚拟仪器的软件结构  45-46
    4.2.4 虚拟仪器编程软件LabVIEW  46-48
  4.3 信号的调制和解调模块设计  48-52
    4.3.1 振幅调制概述  48-50
    4.3.2 振幅调制波的解调  50-52
  4.4 相位差和均方根值测量  52-55
    4.4.1 相关检测概述  52-53
    4.4.2 相关检测的实际运算和误差分析  53-54
    4.4.3 用LabVIEW 实现数字式相关检测  54-55
  4.5 缺陷的位置与幅度和距离波幅曲线（DAC）显示  55-56
    4.5.1 DAC 曲线的概念  55
    4.5.2 DAC 曲线的拟合算法  55
    4.5.3 用LabVIEW 实现DAC 拟合曲线  55-56
  4.6 虚拟超声探伤仪仿真界面的总体设计  56-61
结论  61-62
参考文献  62-66
发表文章目录  66-67
致谢  67-68
详细摘要  68-71

高温压力容器超声波检测关键技术研究

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